電纜故障檢測方法

　　在機(jī)電設(shè)備安裝工程的施工及維護(hù)過程中，將會(huì)面對各種原因造成的電纜故障。所以必須具有適用的理論及方法來解決各類故障，本文就傳統(tǒng)的檢測方法進(jìn)行了闡述，

　　對于電纜的故障點(diǎn)檢測一般都要經(jīng)過故障類型的診斷、故障點(diǎn)測距、精確定點(diǎn)三個(gè)主要步驟。故障類型診斷主要是確定電纜故障點(diǎn)的故障相別，屬于高阻接地或者低阻接地，以便于測試人員選擇適當(dāng)?shù)臋z測方法。故障點(diǎn)測距也叫預(yù)定位，故障電纜芯線上施加測試信號(hào)或者在線測量、分析故障信息，初步確定故障的距離，盡量縮小故障范圍，以方便精確定點(diǎn)的進(jìn)行。

　　預(yù)定位方法一般可歸納為兩大類，即經(jīng)典法，如電橋法等;現(xiàn)代法，如低壓脈沖法、高壓閃絡(luò)法等。精確定點(diǎn)是預(yù)定位距離的基礎(chǔ)上，精確地確定故障點(diǎn)所在實(shí)際位置。精確定點(diǎn)方法主要有聲測定點(diǎn)法、感應(yīng)定點(diǎn)法、時(shí)差定點(diǎn)法以及同步定點(diǎn)法等。

　　電纜故障的傳統(tǒng)檢測方法

　　電纜敷設(shè)為機(jī)電安裝施工中經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大的分項(xiàng)施工，同時(shí)也是保證設(shè)備正常運(yùn)行重要設(shè)施，在實(shí)際施工及維護(hù)運(yùn)行過程中，往往因敷設(shè)方式設(shè)計(jì)不合理、施工人員操作不當(dāng)、蟲鼠等小動(dòng)物的破壞等各種因數(shù)的影響，造成電纜的損壞而引起故障。在大量的工程實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)電纜故障為高阻電流泄露故障（電阻值大于等于1Ω），其原因往往為因絕緣層破壞而造成的。低電阻故障一般為相間或?qū)Φ囟搪方?jīng)常出現(xiàn)在電纜分歧頭位置，是由于施工時(shí)絕緣手段未充分引起的，但出現(xiàn)的幾率很小，主要是預(yù)防為主，在施工階段就嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)減少事故的出現(xiàn)。

　　電纜故障可能出現(xiàn)在配電線路施工、調(diào)試、維護(hù)等任何階段，施工、除了少量的電纜故障出現(xiàn)在施工、調(diào)試階段外，更多的電纜故障出現(xiàn)在維護(hù)運(yùn)行期間，這類故障一般隨著整個(gè)配線系統(tǒng)的老化而逐漸顯現(xiàn)，造成設(shè)備頻頻跳閘給用戶帶來困擾。因此使用單位必須熟練的掌握電纜檢測方法。

　　在電纜故障檢測過程中因采用高壓或低壓手段分為高壓檢測或低壓檢測兩類，其中高壓檢測使用于低阻、斷路、高阻等各種情況的電纜故障，低壓檢測方式只適用于低阻、斷路情況，因此實(shí)際檢測中多采用高壓檢測方法。

　　電纜故障的常用檢測方法

　　電橋法，電橋法是一種較為傳統(tǒng)的電路故障檢測方式而且效果較佳。優(yōu)點(diǎn)是簡單、方便、精確度高。其缺點(diǎn)是不適用于檢測高阻與閃絡(luò)性故障，因?yàn)楣收想娮韬芨叩那闆r下，電橋的電流很小，一般靈敏度的儀表很難探測的。

　　此外，電橋法檢測時(shí)，需要知道電纜的準(zhǔn)確長度等原始資料，當(dāng)電纜線路由不同截面的電纜組成時(shí)，還需要進(jìn)行換算，電橋法也不能測量三相短路或斷路故障。但是其也存在一定弊端，因?yàn)殡姌虻碾妷阂约皺z流計(jì)靈敏性相對較差，因此其僅僅只適合于直流電阻低于100K、電阻相對較低的電纜故障。而對于高電阻設(shè)備、斷路故障電流泄露等問題則不能使用這種方法。

　　低壓脈沖檢測法，使用低壓脈沖反射電纜故障檢測法時(shí)應(yīng)在具體運(yùn)作中對損害線路注射低壓脈沖。當(dāng)脈沖沿著電纜線路傳輸?shù)焦收宵c(diǎn)即電流運(yùn)輸過程中所遇到的阻抗不符合的時(shí)候，將反射脈沖顯示到檢測設(shè)備上，通過設(shè)備反映數(shù)據(jù)記錄，計(jì)算出發(fā)射和反射脈沖來回時(shí)間差值以及其在電纜中的波速度運(yùn)算，從而得到故障點(diǎn)距離測試點(diǎn)的實(shí)際距離。這種方法是較為簡便，測試結(jié)果直觀而顯著，在無法確定故障資料的情況下可以直接進(jìn)行檢測。但是其也有弊端即必須在了解電纜設(shè)置走向，對于高阻抗以及閃絡(luò)性電纜故障則不能適用。

　　脈沖電壓法及脈沖電流法，脈沖電壓法包括直流高壓閃絡(luò)法，與沖擊高壓閃絡(luò)法。脈沖電壓法的基本原理是，利用直流（或沖擊）高壓信號(hào)擊穿電纜的故障點(diǎn)，記錄放電電壓脈沖在測試點(diǎn)與故障點(diǎn)間的往返時(shí)間，依此計(jì)算故障點(diǎn)的位置。脈沖電壓法的優(yōu)點(diǎn)在于由于是直接利用故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖信號(hào)，測試速度較快。其缺點(diǎn)在于，在故障放電時(shí)，尤其是沖擊閃絡(luò)測試時(shí)，通過電容（電阻）分壓器測量電壓脈沖信號(hào)，分壓器耦合的電壓波形難以分辨。脈沖電流法的基本原理是，將電纜的故障點(diǎn)擊穿，測量擊穿時(shí)產(chǎn)生的電流行波信號(hào)，根據(jù)電流行波在測試點(diǎn)與故障點(diǎn)間的往返時(shí)間來計(jì)算故障點(diǎn)的位置。

　　脈沖電流法的局限性在于它是用互感器將脈沖電流耦合出來，其波形比較復(fù)雜，由于線芯絕緣介質(zhì)損耗引起的行波信號(hào)衰減及中間接頭等的反射和其他干擾因素，故障波形往往誤差很大。

　　電纜短路速查法

　　如有電纜短路，可用機(jī)械式萬用表確定此段電纜短路兩段的電阻值。阻值大的一端為首端A，阻值為RA；另一端為B，阻值為RB；設(shè)電纜總長為L，短路點(diǎn)至首端的距離為LA，短路點(diǎn)至尾端的距離為LB，為此得出：

　?。≧A+RB）/RB=（LA+LB）/LB，從上式可導(dǎo)出 LB=（ LA+LB）*RB/（RA+RB）（1）

　　例：某廠配電室至泵房的電纜線經(jīng)檢查有短路故障。此段電纜長約400m。萬用表測電纜兩段阻值分別為l0Ω和4Ω。

　　將兩阻值帶入（1）式可得：LB=400×4/（10+4） =1 600/14≈114m。

　　這種方法只使用低阻故障的明敷電纜，優(yōu)點(diǎn)是不依賴設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)，普通電工都能熟練掌握。在渝懷鐵路園梁山隧道照明工程的施工中，我單位負(fù)責(zé)對園梁山隧道及平導(dǎo)的照明線路進(jìn)行施工及維護(hù)，由于施工作業(yè)現(xiàn)場空氣中濕度很大，因此纜分歧接頭制作時(shí)絕緣效果受到了影響，在長期使用后多處出現(xiàn)了短路跳閘故障。作業(yè)現(xiàn)場由于處于運(yùn)行中的鐵路隧道或著浸泡在水中的平導(dǎo)，長度達(dá)11公里，維修中無法利用車輛設(shè)備，只能依賴步行的方法進(jìn)入故障位置負(fù)重能力受到限制，因此電纜短路速查法為理想的檢測方法。

　　直流沖擊法（沖擊閃絡(luò)法）

　　直流沖擊法利用直流電壓通過球隙放電產(chǎn)生脈沖電壓，該電壓在護(hù)套絕緣破損處產(chǎn)生多頻譜放電電流及聲、光和磁場，利用在現(xiàn)場檢測放電信號(hào)即可獲得故障點(diǎn)的精確定位。放電強(qiáng)度取決于濾波電容器儲(chǔ)存電荷量的多少，而儲(chǔ)存的電荷量與直流電壓和電容量成正比，即Q=CU。該方法試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便。檢測示意圖見圖5。主要適用于新敷設(shè)電纜，特別適于尚未填埋的電纜，利用裸耳即能聽到故障點(diǎn)放電聲，在深夜效果明顯。對于已填埋電纜需配備聲磁法或聲磁異步法測試儀進(jìn)行測量定位。在任何情況下都配備音頻放大器并用耳機(jī)監(jiān)聽放電聲。

　　在廣州新光隧道機(jī)電安裝工程，工程調(diào)試期間電工發(fā)現(xiàn)水泵存在經(jīng)常跳閘的情況，但用萬用表檢測發(fā)現(xiàn)電纜未發(fā)生低阻故障，電纜阻值、絕緣電阻均在正常范圍中，在此情況下，通過簡易的自制濾波電容裝置對故障電纜進(jìn)行不停的供電，電工在填埋位置沿線聽放電聲，終于在變電房外40米處聽到明顯的脈沖聲，做好標(biāo)記后范圍。然后開挖故障位置，檢查電纜發(fā)現(xiàn)電纜表皮有明顯的破損，修復(fù)后未再發(fā)生故障。

　　此類方法的優(yōu)點(diǎn)是使用方法簡單，通過簡單培訓(xùn)普通電工能熟練掌握，是在電纜短路速查法無效外的第一首選。

　電纜故障檢測方法

　　跨步電壓法

　　跨步電壓法是目前應(yīng)用最為廣泛、有效的高精度定位方法，用于對埋地電纜故障點(diǎn)的判斷。檢測時(shí)使用的設(shè)備主要為為1臺(tái)高壓系列波脈沖發(fā)生器和1套帶有探針的電位差計(jì)或毫伏表。

　　其中，系列波脈沖發(fā)生器可由直流沖擊法電源改裝而成。其檢測方法有2種：一是利用故障點(diǎn)正上方跨步電壓為零、在故障點(diǎn)兩側(cè)沿電纜走向跨步電壓極性相反且達(dá)最大值的特征來對故障點(diǎn)定位，圖2為電位差計(jì)沿電纜走向的電位差值分布示意圖；二是利用放電電流在故障點(diǎn)上方環(huán)形發(fā)散的特征，在不同方向分別尋找2個(gè)等電位點(diǎn)，故障點(diǎn)必然位于2組等位點(diǎn)連線的垂直平分線交叉點(diǎn)上，圖3中AA‘和BB’分別為2組等位點(diǎn)連線。

　　電纜故障檢測方法